一种滚子凸轮摆动缸及其应用制造技术

本发明专利技术属于液压元件技术领域，并具体公开了一种滚子凸轮摆动缸及其应用，其包括上壳体、下壳体、活塞套筒和蜗杆轴，其中：上壳体和下壳体连接形成内部空腔；上壳体内壁开设有导向槽，下壳体中开设有两条流道；活塞套筒安装在内部空腔中，开口端朝向上壳体一侧；活塞套筒将内部空腔分隔为不连通的第一工作腔与第二工作腔，其分别与两条流道连通；活塞套筒外壁设有导向块，导向块滑动安装在导向槽内；活塞套筒内安装有滚子；蜗杆轴安装在内部空腔中，一端从上壳体伸出，另一端穿过活塞套筒底部，活动连接在下壳体上；蜗杆轴上的螺旋槽与滚子相互啮合。本发明专利技术能够实现在任何深度海域内的旋转扭矩输出，具有结构简单，适用性强，工作可靠性的特点。作可靠性的特点。作可靠性的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种滚子凸轮摆动缸及其应用


[0001]本专利技术属于液压元件
，更具体地，涉及一种滚子凸轮摆动缸及其应用。

技术介绍

[0002]海洋蕴藏着人类社会可持续发展的战略资源，海洋资源开发与利用已经成为人类未来发展的必要方向之一。液压技术广泛应用于深海领域，而深海环境恶劣，水压极高，通常设备难以运行。
[0003]目前应用于水下领域的摆动缸主要是油液压驱动的齿轮齿条式、螺旋式和叶片式摆动缸，其中齿轮齿条式、螺旋式摆动缸，驱动端润滑介质为润滑油，需外接压力补偿器来平衡海深压力，具有结构不够紧凑，同时深海环境下润滑性能难以保证，传动副易磨损，造成定位不精确甚至造成卡死情况。叶片式摆动缸在深海高压环境下泄漏严重，性能会急剧退化。
[0004]此外，传统油压技术存在油水互渗污染、性能退化严重等问题，水液压介质与环境相融，绿色、可靠，同时，水的粘度较低，粘性损失远小于油压传动系统，水的压缩系数小，补偿一部分因泄漏等引起的容积损失，水液压已成为液压技术的重要发展方向。但水液压介质易致使传统传动方式的摆动缸卡死。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种滚子凸轮摆动缸及其应用，其目的在于，提高摆动缸结构紧凑性，并避免卡死，使其能够适应水液压介质工作环境。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提出了一种滚子凸轮摆动缸，包括上壳体、下壳体、活塞套筒和蜗杆轴，其中：
[0007]所述上壳体和下壳体连接形成内部空腔；所述上壳体内壁开设有导向槽，所述下壳体中开设有两条流道；
[0008]所述活塞套筒安装在所述内部空腔中，其开口端朝向所述上壳体一侧；所述活塞套筒将内部空腔分隔为不连通的第一工作腔与第二工作腔，该第一工作腔、第二工作腔分别与两条流道连通；所述活塞套筒外壁设有导向块，该导向块滑动安装在所述导向槽内；所述活塞套筒内安装有滚子；
[0009]所述蜗杆轴安装在所述内部空腔中，该蜗杆轴一端从所述上壳体伸出，另一端穿过所述活塞套筒底部，活动连接在所述下壳体上；所述蜗杆轴上的螺旋槽与所述滚子相互啮合，形成螺旋副。
[0010]作为进一步优选的，所述活塞套筒上周向均匀分布有多个套筒剖面，该套筒剖面为将活塞套筒的外壁弧面削为平面形成，套筒剖面个数与蜗杆轴的螺纹头数相同；所述套筒剖面上开设有数个滚子定位孔，该滚子定位孔用于安装所述滚子。
[0011]作为进一步优选的，所述套筒剖面上开设有导流孔，该导流孔用于连通上壳体侧的第一工作腔和下壳体中的一条流道。
[0012]作为进一步优选的，所述蜗杆轴的材料为固溶处理后的17
‑
4PH不锈钢材料或者硬质合金，蜗杆轴表面经过碳膜喷涂处理。
[0013]作为进一步优选的，所述滚子的材料为表面离子溅射TiO2处理的17
‑
4PH材料；滚子外壁装有轴套，该轴套由PEEK材料制成。
[0014]作为进一步优选的，所述蜗杆轴采用多头螺纹，且蜗杆轴的螺旋槽截面为矩形沟槽。
[0015]作为进一步优选的，所述活塞套筒靠近底部一侧的外壁上开设有沟槽，该沟槽中安装有孔用格来圈和导向环，两个所述导向环分别设置在孔用格来圈两侧。
[0016]作为进一步优选的，所述蜗杆轴两侧分别通过滑动轴承安装在上壳体和下壳体上；所述蜗杆轴与上壳体端部接触处，以及蜗杆轴与活塞套筒底部接触处均安装有轴用格来圈。
[0017]作为进一步优选的，所述上壳体和下壳体通过螺钉连接，且连接端面设有O形密封圈。
[0018]按照本专利技术的另一方面，提供了一种上述滚子凸轮摆动缸的应用，将该滚子凸轮摆动缸置于海水中，以海水作为介质，通过海水进出在第一工作腔和第二工作腔形成压力差，从而使活塞套筒直线移动，进而带动蜗杆轴旋转，实现摆动缸扭矩输出。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0020]1.本专利技术采用滚子与矩形螺旋槽啮合的新型驱动方式，通过活塞套筒的往复运动带动滚子进行多头螺旋的啮合运动，避免传统齿轮传动方式在水润滑下卡死的现象，将活塞的轴向位移转化为蜗杆轴的旋转运动，实现液压缸由直线运动到旋转运动的转换。
[0021]2.本专利技术将端盖与壳体集成，消除了端盖结构，使得摆动缸结构更为紧凑，同时减少了连接件与密封件的数量，增加了密封可靠性。
[0022]3.本专利技术将流道集成到下壳体内部，同时通过活塞套筒上的切削平面与导流孔将液压腔与润滑腔连通，实现深海环境下壳体内部压力补偿的同时，消除了摆动缸需要压力补偿器的冗余设计，更加优化了摆动缸的结构。
[0023]4.本专利技术配合设计了蜗杆轴和滚子材料，通过抗磨减摩材料的摩擦副，结合滚子外加PEEK轴套的设计带来的自旋，形成双重旋转，减少蜗杆轴传动过程中的磨损，更好地实现滚子与蜗杆轴的啮合传动，使得摆动缸在水润滑下仍具有良好的传动效果，扭矩的输出也更加稳定可靠。
[0024]5.本专利技术可以以工作环境中的海水作为工作介质以及润滑介质，相比于传统的传动机构，避免了工作介质渗漏造成的环境污染，以及油水互渗造成的性能退化，同时可更好地利用水液压介质良好的黏度、温度特性和压缩性能，在高速、高精度、高效率的工况下保证传动效率，使得该摆动缸可在深海环境中良好运行。
附图说明
[0025]图1是按照本专利技术优选实施例构建的滚子凸轮摆动缸结构示意图；
[0026]图2是按照本专利技术优选实施例构建的活塞套筒结构意图；
[0027]图3是按照本专利技术优选实施例构建的蜗杆轴结构示意图；
[0028]图4是按照本专利技术优选实施例构建的蜗杆轴与活塞套筒装配示意图；
[0029]图5是按照本专利技术优选实施例构建的上壳体结构示意图；
[0030]图6是按照本专利技术优选实施例构建的下壳体结构示意图；
[0031]图7是按照本专利技术优选实施例构建的滚子结构示意图。
[0032]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1
‑
蜗杆轴，2
‑
轴用格来圈，3
‑
上壳体，3.1
‑
导向槽，3.2
‑
滑动轴承固定座，4
‑
前滑动轴承组件，5
‑
滚子，5.1
‑
轴套，5.2
‑
轴套，6
‑
螺钉，7
‑
O形密封圈，8
‑
导向环，9
‑
孔用格来圈，10
‑
活塞套筒，10.1
‑
滚子定位孔，10.2
‑
导向块，10.3
‑
套筒剖面，10.4
‑
导流孔，11
‑
轴用格来圈，12
‑
后滑动轴承组件，13
‑
下壳体，13.1
‑
液压流道，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚子凸轮摆动缸，其特征在于，包括上壳体(3)、下壳体(13)、活塞套筒(10)和蜗杆轴(1)，其中：所述上壳体(3)和下壳体(13)连接形成内部空腔；所述上壳体(3)内壁开设有导向槽，所述下壳体(13)中开设有两条流道；所述活塞套筒(10)安装在所述内部空腔中，其开口端朝向所述上壳体(3)一侧；所述活塞套筒(10)将内部空腔分隔为不连通的第一工作腔与第二工作腔，该第一工作腔、第二工作腔分别与两条流道连通；所述活塞套筒(10)外壁设有导向块，该导向块滑动安装在所述导向槽内；所述活塞套筒(10)内安装有滚子(5)；所述蜗杆轴(1)安装在所述内部空腔中，该蜗杆轴(1)一端从所述上壳体(3)伸出，另一端穿过所述活塞套筒(10)底部，活动连接在所述下壳体(13)上；所述蜗杆轴(1)上的螺旋槽与所述滚子(5)相互啮合，形成螺旋副。2.如权利要求1所述的滚子凸轮摆动缸，其特征在于，所述活塞套筒(10)上周向均匀分布有多个套筒剖面，该套筒剖面为将活塞套筒(10)的外壁弧面削为平面形成，套筒剖面个数与蜗杆轴(1)的螺纹头数相同；所述套筒剖面上开设有数个滚子定位孔，该滚子定位孔用于安装所述滚子(5)。3.如权利要求2所述的滚子凸轮摆动缸，其特征在于，所述套筒剖面上开设有导流孔，该导流孔用于连通上壳体(3)侧的第一工作腔和下壳体(13)中的一条流道。4.如权利要求1所述的滚子凸轮摆动缸，其特征在于，所述蜗杆轴(1)的材料为固溶处理后的17

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德发，高恒，付剑宇，李江雄，王于健，米卓，王成龙，胡锡广，刘涵辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：